package demo1;

public class Sort {
    /**
     * 插入排序
     * 时间复杂度 : O(n^2)
     * 空间复杂度 :O(1)
     */
    public void insertSort(int[] array) {
        for (int i = 1; i < array.length; i++) {
            int temp = array[i];
            int j = i - 1;
            for (; j >= 0; j--) {
                if (array[j] > temp) {
                    array[j + 1] = array[j];
                } else {
                    array[j + 1] = temp;
                    break;
                }
            }
            array[j + 1] = temp;
        }
    }

    /**
     * 希尔排序
     * 时间复杂度 : O(n^1.3)
     * 空间复杂度 : O(1)
     * @param array
     */
    public void shellSort(int[] array) {
        int gap = array.length / 2;
        while (gap > 0) {
            shell(array,gap);
            gap = gap / 2;
        }
    }
    public void shell(int[] array, int gap) {
        for (int i = gap; i < array.length; i++) {
            int temp = array[i];
            int j = i - gap;
            for (; j >= 0; j -= gap) {
                if(array[j] > temp) {
                    array[j + gap] = array[j];
                } else {
                    break;
                }
            }
            array[j + gap] = temp;
        }
    }
    /**
     * 选择排序
     * 时间复杂度 : O(n^2)
     * 空间复杂度 : O(1)
     * 稳定性 : 不稳定
     */
    public void selectSort1(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length; i++) {
            int minIndex = i;
            for (int j = i + 1; j < array.length; j++) {
                if (array[j] < array[minIndex]) {
                    minIndex = j;
                }
            }
            swap(array,i,minIndex);
        }
    }
    //选择排序的优化
    public void selectSort(int[] array) {
        for (int left = 0, right = array.length - 1; left < right; left++, right--) {
            int minIndex = left;
            int maxIndex = right;
            for (int j = left; j <= right; j++) {
                if (array[j] < array[minIndex]) {
                    minIndex = j;
                }
                if (array[j] > array[maxIndex]) {
                    maxIndex = j;
                }
            }
            swap(array,minIndex,left);
            if (maxIndex == left) {
                maxIndex = minIndex;
            }
            swap(array,maxIndex,right);
        }

    }

    //冒泡排序
    public void bubbleSort(int[] array) {
        for (int i = 0; i < array.length - 1; i++) {
            boolean flag = true;
            for (int j = 0; j < array.length - 1 - i; j++) {
                if (array[j + 1] < array[j]) {
                    swap(array,j+1,j);
                    flag = false;
                }
            }
            if (flag) {
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 堆排序
     * 时间复杂度 : O(nlogn)
     * 空间复杂度 : O(1)
     * 稳定性 : 不稳定
     * @param array
     */
    public void heapSort(int[] array) {
        for (int i = array.length - 1; i > 0; i--) {
            swap(array,0,i);
            shiftDown(array,0,i - 1);
        }
    }
    //建堆(使用向下调整建堆的时间复杂度为O(n))
    public void createHeap(int[] array) {
        for (int parent = (array.length - 1 -1) / 2; parent >= 0; parent--) {
            shiftDown(array,parent,array.length - 1);
        }
    }
    //向下调整 (时间复杂度 : O(logn))
    public void shiftDown(int[] array, int parent, int end) {
        int child = parent * 2 + 1;
        while (child <= end) {
            if ((child + 1 <= end) && (array[child + 1] > array[child])) {
                child++;
            }
            if (array[parent] < array[child]) {
                swap(array,parent,child);
                parent = child;
                child = parent * 2 + 1;
            } else {
                break;
            }
        }
    }

    /**
     * 快速排序
     * 时间复杂度 : O(nlogn)
     * 空间复杂度 : O(logn)
     * 稳定性 : 不稳定
     * @param array
     */
    public void quickSort(int[] array) {
        quick(array,0,array.length - 1);
    }
    public void quick(int[] array, int s, int e) {
        if (s >= e) {
            return;
        }
        if (s - e <= 15) {
            insertSort(array,s,e);
            return;
        }
        //三数取中法 避免单分支的情况
        int mid = findMid(array,s,e);
        swap(array,s,mid);

        int pivot = partition(array,s,e);
        //递归左边
        quick(array,0,pivot - 1);
        //递归右边
        quick(array,pivot + 1,e);
    }
    //找到第二大值
    public int findMid(int[] array, int s, int e) {
        int mid = s + (e - s) / 2;
        if (array[s] < array[e]) {
            if (array[mid] > array[e]) {
                return e;
            } else if (array[mid] < array[s]) {
                return s;
            } else {
                return mid;
            }
        } else {
            if (array[mid] > array[s]) {
                return s;
            } else if (array[mid] < array[e]) {
                return e;
            } else {
                return mid;
            }
        }
    }
    //挖坑法 ----> 找基准值(pivot)
    public int partition(int[] array, int left, int right) {
        int temp = array[left];
        while (left < right) {
            if (left < right&& array[right] >= temp) {
                right--;
            }
            array[left] = array[right];
            if (left < right && array[left] <= temp) {
                left++;
            }
            array[right] = array[left];
        }
        array[left] = temp;
        return left;
    }
    //为快速排序服务的直接插入排序
    public void insertSort(int[] array, int s, int e) {
        for (int i = s; i <= e; i++) {
            int temp = array[i];
            int j = i - 1;
            for (; j >= 0; j--) {
                if (array[j] > temp) {
                    array[j + 1] = array[j];
                } else {
                    array[j + 1] = temp;
                    break;
                }
            }
            array[j + 1] = temp;
        }
    }

    /**
     * 归并排序
     * 时间复杂度 : O(n*logn)
     * 空间复杂度 : O(n)
     * 稳定性 : 稳定
     * @param array
     */
    public void mergeSort(int[] array)  {
        mergeSortFunc(array,0,array.length - 1);
    }
    public void mergeSortFunc(int[] array, int left, int right) {
        if (left >= right) {
            return;
        }
        int mid = left + (right - left) / 2;
        mergeSortFunc(array,left,mid);
        mergeSortFunc(array,mid + 1,right);
        merge(array,left,mid,right);
    }
    public void merge(int[] array, int start, int mid, int end) {
        int s1 = start;
        int s2 = mid + 1;
        int[] tmp = new int[end - start + 1];
        int k = 0;
        while (s1 <= mid && s2 <= end) {
            if (array[s1] > array[s2]) {
                tmp[k++] = array[s2++];
            } else {
                tmp[k++] = array[s1++];
            }
        }
        while (s1 <= mid) {
            tmp[k++] = array[s1++];
        }
        while (s2 <= end) {
            tmp[k++] = array[s2++];
        }

        for (int i = 0; i < tmp.length; i++) {
            array[start + i] = tmp[i];
        }
    }



    //交换
    public void swap (int[] array, int x, int y) {
        int temp = array[x];
        array[x] = array[y];
        array[y] = temp;
    }
}
